« Les galaxies dans leur contexte cosmologique »

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1 « Les galaxies dans leur contexte cosmologique »
David Elbaz Service d'Astrophysique - CEA Saclay Tel: La Voie lactée ECOLE DOCTORALE DE PARIS Enseignement thématique des parcours M2 – Galaxies

2 La Voie Lactée La découverte de la raie de l'hydrogène neutre (HI) à 21 cm La raie à 21cm & les bras spiraux, la barre et le "dark halo" La structure spirale Théorème du viriel et masse de la Voie Lactée Les populations stellaires 7. Détermination de la masse des composantes stellaires Les composantes de la Voie Lactée Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 2

3 1 La découverte de la raie de l'hydrogène neutre (HI) à 21 cm
Radioastronomie : de 1 mm à 15 m (au-delà de 15 m, l'ionosphère devient réfléchissante). En 1880, Edison tenta d'observer le Soleil en utilisant un radiotélescope, mais abandonna car on estima en 1902 que le rayonnement émis par le Soleil était trop faible (loi de Planck). En 1932, Karl Jansky découvre une émission en continu radio de la V.L. (à 14.6m), dont on ne comprend pas l'origine. Van de Hulst (1944) donne l'explication des raies radio: Raies de recombinaison dans le domaine radio  associées aux régions HII (formation d'*) Raie de structure hyperfine  associée aux régions HI (gaz neutre) A cela, il faut ajouter le rayonnement synchrotron responsable de l'émission continue (e- se déplaçant dans un champ magnétique), principalement issu des restes de supernovae qui accélèrent les électrons. En 1951, Ewen & Purcell détectent la raie à 21 cm prédite par Van de Hulst. Lyman  (Ly)=1216Å Balmer Lyman En = eV/n2 Raies de recombinaison des régions HII: E-E1= 13.6 eV -> =913.5 Å Les photons de <913.5 Å ionisent l'H On parle alors de HII (=H+) par opposition à HI. La recombinaison des e-/p+ entre n=110 et 109 et n=105 et 104 correspond à la radio (≈5 cm)! h= 6.626x10-34 J.s= constante de Planck c=2.998x108 m.s-1 1 eV= 1.6x10-19 J Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 3

4 1 La découverte de la raie de l'hydrogène neutre (HI) à 21 cm
≈ 10 % de la masse baryonique (gaz + étoiles) de la Voie Lactée est sous la forme de HI. La raie à 21 cm de l'hydrogène est une raie de structure hyperfine: le niveau 1s (n=1, l=0, niveau fondamental) de l'électron est subdivisé en deux niveaux selon le couplage parallèle (niveau excité) ou anti-parallèle (niveau inférieur) des spins du proton et de l'électron. La différence entre les 2 niveaux (5.9x10-6 eV) est 2 millions de fois plus faible que le niveau fondamental (-13.6 eV). Les collisions entre atomes provoquent le passage du niveau anti-parallèle au niveau excité de l'électron, puis l'e- se désexcite en rayonant à 21 cm. Il faudrait attendre 107 ans sans collisions, mais les collisions accélèrent aussi les désexcitations et la V.L. contient 3x109 M de HI dont 70% au-delà du soleil par rapport au centre de la VL. Lyman  (Ly)=1216Å Balmer Lyman En = eV/n2 Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 4

5 NGC 6946 - Westerbork Synthesis Radio Telescope Boomsma, R., et al.
Image optique Hydrogène neutre HI, raie à 21 cm (Brinks & Shane 1984, A&ASS 55, 179) M31 (Andromède) Avantages de la raie HI: • radio (> 1 mm) pas d'extinction par la poussière (taille caractéristique <10 m). • permet de mesurer la dynamique des galaxies >> rayon optique. HI 30 kpc de la Voie Lactée NGC Westerbork Synthesis Radio Telescope Boomsma, R., et al. NGC Westerbork Synthesis Radio Telescope G. Battaglia, F. Fraternali, T. Oosterloo, R. Sancisi Optical radio HI (40 kpc) Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 5

6 Flambée de formation d'étoiles et interaction "cachée": le cas de M82 et M81 Grâce au HI, on découvre des ponts de matière qui relient des galaxies apparemment isolées... HI M82 M81 NGC 3077 Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 6

7 Cartographie de la Voie Lactée grâce à l'hydrogène neutre (HI) à 21 cm
Avantage de la raie HI: le domaine radio correspond à des longueurs d'ondes bien plus grandes que la taille caractéristique (<10 m) des grains de poussière interstellaire et en conséquence ne subit pas d'extinction par elle. On a pu ainsi observer le HI jusqu'à 30 kpc et mieux cartographier la Voie Lactée. Morphologie de la Voie Lactée dérivée de la raie HI: (i) Intensité de la raie à 21 cm ~ densité de HI (ii) Distance déduite de la vitesse radiale par le décalage Doppler de la raie structure spirale de la V.L. directement identifiée. grain de poussière interstellaire Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 7

8 2 La raie à 21cm révèle les bras spiraux, une barre et le "dark halo"
On a ainsi non seulement confirmé la forme de disque mais aussi celle de concentrations de gaz associées aux bras spiraux de la Voie Lactée (Oort, Kerr, Westerhout 1958, cf image). Celle-ci fut confirmée par une carte des régions HII (grâce à la raie de recombinaison H à 6563 Å) montrant les bras spiraux (Georgelin & Georgelin 1976, Taylor & Cordes 1993). Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 8

9 2 La raie à 21cm révèle les bras spiraux, une barre et le "dark halo"
Plus récemment, la surprise est venue de la découverte de la présence d'une barre au centre de la Voie Lactée. Soupçonnée par les travaux des années 1970 (Peters 1975), prouvée plus tard (Blitz & Spergel 1991, López-Corredoira et al. 2001) par des travaux concluant que la barre centrale de la Voie Lactée ressemble fortement à celle que l'on peut observer dans la galaxie spirale M95. Enfin, dans les années 1970 on a constaté que la vitesse de rotation du gaz HI dans la périphérie de la V.L. impliquait une masse "dynamique" supérieure à la masse "visible" de la V.L. qui a été interprétée comme la preuve de la présence d'un halo de matière noire ou masse cachée, dont la masse est 10 fois supérieure à celle de la matière visible (étoiles+ gaz). Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 9

10 2 La raie à 21cm révèle les bras spiraux, une barre et le "dark halo"
Si la lumière était un bon indicateur de la masse, l'essentiel de celle-ci se trouverait près du centre et la vitesse de rotation augmenterait d'abord puis diminurait rapidement avec la distance au centre de la galaxie, selon les lois de Képler. Les observations sont très différentes: la vitesse de rotation augmente bien près du centre, mais ne décroît pas au-delà, aussi loin qu'on a pu la mesurer, ce qui indique la présence d'une quantité importante de matière dans des régions de faible luminosité. En conséquence, la masse augmente linéairement avec r et la densité décroit comme 1/r2. A l'intérieur de quelques kpc, la masse est dominée par les étoiles, mais au-delà elle est dominée par la matière noire. Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 10

11 Courbe de rotation de la Voie Lactée
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12 2 La raie à 21cm révèle les bras spiraux, une barre et le "dark halo"
Plusieurs techniques ont permis de mesurer la rotation des galaxies en fonction de l'éloignement au centre = courbes de rotation: (i) Les raies spectrales des étoiles (absorption) et du gaz ionisé par les étoiles (Ha) décalées par effet Doppler  la vitesse radiale des étoiles (ii) la vitesse du gaz en hydrogène neutre (HI) par la raie en émission à 21 cm de HI. = plates à grande distance du centre, i.e. vrot=constante: M(≤r)=vrot2(r)r/G => M(≤r)~r Alors que la distribution de lumière des galaxies spirales décroît de manière exponentielle: I(r)=I0exp(-r/h) M/L augmente avec le rayon la masse diminue moins vite que la lumière Un halo de matière noire (masse cachée) en 1/r2 permet de rendre compte de ces courbes de rotation. Van Albada et al (1985) Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 12

13 3 La structure spirale Les bras spiraux "traînent" dans la rotation.
Ils ne s'enroulent pas plus d'une ou deux fois autour d'une galaxie La concentration de régions HII (=H+, hydrogène ionisé) et d'étoiles bleues est plus grande dans les bras qu'ailleurs dans une galaxie: le taux de formation d'étoiles y est supérieur. Des traces noires dues à l'absorption par la poussière interstellaire longent le bord des bras spiraux. Les nuages moléculaires sont plus massifs dans les bras qu'ailleurs. Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 13

14 La structure spirale (suite)
Les bulbes centraux sont la plupart du temps ovales ou elliptiques, plutôt qu'axi-symétriques. Parfois le bulbe présente une morphologie barrée: galaxies SB. Ceci est en accord avec les simulations numériques d'amas stellaires en rotation: avec des conditions initiales symétriques, les amas stellaires dessinent rapidement (en quelques périodes de rotation) des profils elliptiques ou barrés. Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 14

15 Interprétation de la structure spirale
La rotation différentielle (vitesse supérieure au centre qu'au bord) joue un rôle important mais elle ne suffit pas à expliquer la structure spirale: les bras ne s'enroulent pas plusieurs fois. Le taux de formation d'étoiles élevé dans les bras spiraux consommerait la totalité du gaz interstellaire qui y est localisé en un temps court par rapport à l'âge de l'univers. Or nous observons beaucoup de galaxies spirales dans le ciel, donc les bras ne sont pas matériels ! De la matière doit circuler constamment à l'intérieur et en sortir. Les masses des complexes de nuages moléculaires contenus dans les bras spiraux et le fort taux de formation d'étoiles impliquent tous deux que la matière interstellaire contenue dans les bras spiraux soit compressée, en comparaison du reste du disque d'une galaxie. Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 15

16 Interprétation de la structure spirale
Lin et Shu (1963): ondes de densité pour expliquer la persistance des structures spirales. Les bras spiraux = ondes stationnaires, permettant aux nuages d'hydrogène de s'agglomérer pour former de nouvelles étoiles. Les étoiles se déplacent à une vitesse différente de celle des ondes de densité spirales. Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 16

17 3 La structure spirale de la Voie Lactée
1. Galactic Core and Bar 2. 3kpc Arm 3. Norma Arm 4. Crux Arm 5. Carina Arm 6. Newly discovered extension of the Outer Arm 7. Outer Arm 8. Perseus Arm 9. Sagittarius Arm 10. Scutum Arm 11. Orion Arm 12. Location of our Sun Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 17

18 3 La structure spirale de la Voie Lactée
2. 3kpc Arm 3. Norma Arm 5. Carina Arm 6. Newly discovered extension of the Outer Arm 7. Outer Arm 8. Perseus Arm 9. Sagittarius Arm 12. Location of our Sun 10. Scutum Arm 11. Orion Arm 4. Crux Arm 1. Galactic Core and Bar Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 18

19 La Voie Lactée: une galaxie de type SBbc
La Voie Lactée est une galaxie de type SBbc qui possède : disque "fin": M*~6x1010 M d'étoiles jeunes (Population I), de gaz et de poussières (100 pc d'épaisseur) disque "épais": M*~109 M d'étoiles vieilles (population II), sans gaz ni poussières(1000 pc d'épaisseur) - bulbe central: M*~1.7x1010 M d'étoiles vieilles + un peu d'étoiles jeunes, de gaz et poussières (R=1kpc) barre centrale : transporte du gaz dans une région de 1kpc où se produit de la formation d'étoiles. - halo: M*~108 M d'étoiles vieilles 8.5 kpc 8 kpc 14 kpc Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 19

20 4 Théorème du viriel et masse de la Voie Lactée: Origine de l'aplatissement du disque de la V.L.
La Voie Lactée est composée au centre d'un bulbe qui possède des propriétés similaires à celles des galaxies elliptiques et un disque. Bertil Lindblad (1927): la vitesse radiale des amas globulaires de la Voie Lactée (V.L.) atteint 250 km s-1 (déduite du décalage Doppler de leurs raies en absorption) Ceci dépasse la vitesse de libération calculée par Kapteyn (1922) où la V.L. est un disque aplati de 15 kpc x 3 kpc avec le soleil décentré et une décroissance rapide de la densité d'étoiles (90 % des étoiles de la V.L. dans R<2800pc) Les étoiles proches ont une vitesse négligeable par rapport au soleil mouvements circulaires des étoiles bien ordonné autour du centre de la V.L. ces mouvements sont responsables de l'aplatissement du disque de la V.L. Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 20

21 4 Théorème du Viriel et masse de la Voie Lactée
On considère les étoiles des amas globulaires, les galaxies et les amas de galaxies comme des systèmes en équilibre dynamique gravitationnel. Cette hypothèse est confortée par la comparaison du "crossing time" (temps de traversée) d'un objet à l'intérieur du système avec son âge: si les étoiles ont eu le temps de traverser plusieurs fois une galaxie, la galaxie a atteint son état d'équilibre. Sinon, les étoiles auraient déjà quitté la galaxie. Crossing time: tc= R/<v> où R= taille du système, <v>= vitesse typique ou dispersion de vitesses Au niveau du soleil (8.5 kpc du centre de la VL), la vitesse de rotation des étoiles: v*≈ 220 km s-1  une rotation complète en: t= 2R/v* ≈ 2.5x108 ans La VL étant âgée de près de 1010 ans (40 tours), elle est gravitationnellement liée. Le théorème du viriel (introduit par Clausius en 1870 pour relier l'énergie thermique d'un gaz et son potentiel gravitationnel, son énergie magnétique,…) permet de relier le potentiel gravitationnel et l'énergie cinétique des systèmes en équilibre gravitationnel. Le viriel, i=-1/2<ri.Fi> (Fi= force agissant sur la particule en ri), représente l'énergie cinétique moyenne du système. Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 21

22 4 Théorème du Viriel et masse de la Voie Lactée
Théorème du Viriel: 2T-|U|=0, i.e. énergie cinétique = potentiel gravitationnel/2 (cf démonstration Sect.3.4.1"Galaxy Formation" M.Longair) v*2= GMVL/R  MVL=Rv2/G (G= 6.67x10-11 m3 s-2 kg-1) où: R=8.5 kpc= 8.5 x x 1019 m (M=masse du soleil= 1.99x1030 kg) v=220 km.s-1  M(V.L.)≈1011 M => assez bonne approximation de la masse stellaire de la V.L. (disque + bulbe~ 8x1010 M) N.B.: A la distance des nuages de gaz aux bords du disque (Rgaz=16 kpc, vgaz=275 km.s-1) : M(V.L.)=2.8x1011 M  composante « noire » Pour les galaxies extérieures: En pratique, on ne mesure que la vitesse radiale des étoiles dans les galaxies extérieures. Cette technique est donc adaptée à la mesure de la masse des galaxies elliptiques, centro-symétriques, où l'on peut supposer que les vitesses dans les directions perpendiculaires à la ligne de visée sont égales à v||, alors: vtot2=3v||2 N.B.: le théorème du viriel ne requière aucune hypothèse sur la distribution des vitesses des étoiles. Celle-ci peut être aléatoire, comme dans le cas des amas globulaires ou des galaxies elliptiques, ou fortement ordonnée, comme dans celui des galaxies spirales. Dans tous les cas, le théorème du viriel reste valide si le système est en équilibre et celui-ci ne nous apprend rien sur la distribution des vitesses des étoiles dans le système. Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 22

23 5 Populations stellaires
Les étoiles ont été classées selon leur composition chimique par Baade (1941): Population I : les étoiles du voisinage solaire, des amas ouverts, et plus généralement du disque des galaxies spirales. Ce sont des étoiles jeunes de métallicité solaire (en masse): 70% H (X=0.7), 28% He (Y), ~2% métaux (Z) Population II : ces étoiles plus anciennes se trouvent principalement dans le halo des galaxies spirales et en particulier dans les amas globulaires (qui ne constituent que 1 % des étoiles du halo). Métallicité 0.1-1% solaire: 75% H, 24.99% He, ~0.01% métaux Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 23

24 5 Populations stellaires
Les étoiles ont été classées selon leur composition chimique par Baade (1941): Population I : les étoiles du voisinage solaire, des amas ouverts, et plus généralement du disque des galaxies spirales. Ce sont des étoiles jeunes de Métallicité solaire (en masse): 70% H (X=0.7), 28% He (Y), ~2% métaux (Z) Population II : ces étoiles plus anciennes se trouvent principalement dans le halo des galaxies spirales et en particulier dans les amas globulaires (qui ne constituent que 1 % des étoiles du halo). Métallicité 0.1-1% solaire: 75% H, 24.99% He, ~0.01% métaux Aujourd'hui, on parle aussi de: Population I extrême: les étoiles les plus jeunes. Population III: les premières étoiles formées, à partir d'une gaz non enrichi en éléments lourds, puisqu'il n'y aurait eu aucune génération d'étoiles antérieures. On pense que les étoiles de population III étaient massives (plus de 100 M). Elles ont dû exploser très tôt et disperser autour d'elles les éléments qu'elles avaient synthétisées, affectant ainsi la composition chimique de leurs contemporaines. Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 24

25 Les composantes de la Voie Lactée
Amas globulaires Halo Disque Bulbe 8 minutes-lumière Terre Venus Mercure Couronne (composée de matière noire) 200 + barre (70 % masse stellaire totale) Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 25

26 amas stellaires amas ouverts amas globulaires richesse étoiles 104 à 106 étoiles rayon de cœur, rc (où brillance=1/2 centrale) 1 pc 1.5 pc rayon de 1/2 lumière, rh (half-light radius; où brillance= 1/2 total) 2 pc 10 pc rayon limite ou de marée, rt (tidal, densité= 0) 50 pc Densité (0.05 Mpc-3 voisinage solaire !) 100 Mpc-3 104 Mpc-3 Age ~2x108 ans 1010 ans Masse 250 M 6x105 M Etoiles Population I = étoiles de 2nde génération nées récemment, à partir d'un milieu interstellaire déjà enrichi en métaux (donc étoiles riches en métaux). Population II. Ils ne contiennent ni gaz, ni poussière, ni étoiles jeunes. Formation De nouveaux amas ouverts sont formés de manière continue. Les amas plus vieux ont probablement été disloqués par les perturbations gravitationnelles provoquées par le passage de nuages interstellaires. Très vieux, ils datent de l'époque de la formation de la V.L. Sphériques et dynamiquement stables. Localisation On trouve les amas ouverts dans le disque de la Voie Lactée. Ils sont près de 105. Distribution sphérique, halo de la V.L., concentrée vers centre galactique. ~200 dans le halo. amas ouvert (M7) amas globulaire (M1) Valeurs médianes (Peterson & King 1975)

27 6 Détermination de la masse des composantes stellaires
(1) On mesure la luminosité de la galaxie dans un filtre: par exemple, dans le bleu (bande B à 4400 Å) ou l'infrarouge proche (bande K à 2.2 m) : L(B) ou L(K) (2) On étudie le spectre optique de la galaxie, ou de l'une de ses régions, pour déterminer sa population stellaire (âge, température moyenne, distribution en masses des étoiles): chaque étoile possède une masse et une luminosité et donc un « rapport masse sur luminosité, M/L » => une population d'étoiles possède un M/L intégré Les modèles de synthèse de populations stellaires permettent de reproduire les distributions spectrales en énergie (SED) des galaxies avec une population synthétique et d'en déduire un rapport M*/L(K) (il ne s'agit pas de la masse totale mais de la masse d'étoiles). On déduit ensuite M* de L(K) x M*/L(K) Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 27

28 6 Détermination de la masse des composantes stellaires
Calcul de la masse stellaire du bulbe: A l'aide d'un modèle de synthèse de population (compilation de Charlot et al. 1996) et pour un sphéroïde (étoiles de pop° II), Fukugita, Hogan & Peebles (1998) trouvent: (M*/LV)GBF= (4.00.3)+0.38(tG-10Gyr) M/LV, où tG est l'âge du sphéroïde et GBF indique la fonction de masse initiale (IMF), i.e. la proportion des étoiles en fonction de leur masse au moment de leur naissance (celle de Gould, Bahcall & Flynn 1996, ApJ 465, 759). Ce qui donne: (M*/LV)GBF= (4.81.1) M/LV, pour tG=122 Gyr Une valeur proche de celle de Binney & Tremaine pour le bulbe de la V.L. (M/LV=5) A l'aide de la couleur, B-V, on en déduit M/L en bande B: (M*/LB)GBFbulbe= (5.40.3)+0.7(tG-10Gyr) M/LB,  (M*/LB)GBFbulbe= (6.81.7) M/LB, pour tG=122 Gyr (halo/bulbe) Masse de la Voie Lactée: LV(disque)= 1.2x1010 L [x 5=(M/LV)]  M*(disque)= 6.0x1010 M LB(bulbe)= 0.25x1010 L [x 6.8=(M/LB)GBF]  M*(bulbe)= 1.7x1010 M Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 28

29 Matière noire versus masse stellaire
Notez bien que pour une galaxie spirale: M*(étoiles)/LB ≈ 5 M/LB, M(dynamique)/LB ≥ 30 M/LB, La masse totale de la Voie Lactée calculée par Lynden-Bell et al. (1983) en utilisant les amas globulaires à la périphérie de la Voie Lactée ou encore les galaxies satellites qui gravitent autour est de: Mtot(Voie Lactée)≈ x 1012 M à comparer à : M*(Voie Lactée)≈ 7.8x1010 M Ce qui donne : Mtot/M*(Voie Lactée)≈ 10 Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 29

30 7 Les composantes de la Voie Lactée
Métallicité Age * M* Bulbe Z~0.4Z Gyr 1.7x1010 M Pop° II intermédiaire [Minniti 1995, Barbuy et al. 1999] [Ortolani et al. 1995] Pop° II extrême au centre Z<0.4Z Gyr Halo Pop° II extrême Z<0.4Z Gyr 0.01x1010 M Disque épais Z=0.25xZ 10 Gyr 0.1x1010 M Disque fin x1010 M Pop° I extrême (bras spiraux) Z~1.5xZ Gyr Pop° I intermédiaire (ailleurs) Z=0.5-1xZ Gyr Gyr= giga-year= 109 ans Abondance en nombre: [Fe/H]=0 métallicité solaire Abondance en masse: Z=(masse en éléments autres que H et He)/(masse totale) = 0.02  métallicité solaire [/Fe]= éléments  produits lors de la nucléosynthèse explosive des Supernovae de type II (étoiles plus massives que 8 M) par capture de noyaux d'Hélium, dits noyaux . Ces éléments sont : C, O, Ne, Mg, Si, S, Ar, Ca, Ti Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 30

31 Définition de la métallicité/abondance
Abondance en masse: X=(masse d’H)/(masse totale) X=  métallicité Y=(masse d’He)/(masse totale) Y= 0.27 La valeur primordiale : Yp=MHe/Mtotale=0.24, donc DY=0.04 générés par les étoiles. Z=(masse > H, He)/(masse totale) Z= 0.02  métallicité solaire (Asplund +2009, ARAA) [/Fe]= éléments  produits lors de la nucléosynthèse explosive des Supernovae de type II (étoiles plus massives que 8 M) par capture de noyaux d'Hélium, dits noyaux . Ces éléments sont : C, O, Ne, Mg, Si, S, Ar, Ca, Ti Métallicité en nombre: [Fe/H]=0 métallicité solaire Métallicité: 12+log10(O/H) qui vaut 8.69 pour le voisinage solaire

32 Abondance en masse: X=(masse d’H)/(masse totale) X=  métallicité Y=(masse d’He)/(masse totale) Y= 0.27 La valeur primordiale : Yp=MHe/Mtotale=0.24, donc DY=0.04 générés par les étoiles. Z=(masse > H, He)/(masse totale) Z= 0.02  métallicité solaire (Asplund +2009, ARAA)

33 Métallicité: 12+log10(X/H)

34 Caractéristiques de la Voie Lactée
Classification de la Galaxie SBbc Diamètre & masse du disque fin 28 kpc, 6x1010 M (vrot~250km.s-1) Autres composantes disque épais:109 M, halo:108 M Diamètre & masse du bulbe 4.6 kpc, 1.7x1010 M (vrot~100km.s-1) Masse totale d'étoiles 7.8x1010 M (disque ≈ 78%, bulbe ≈ 22%) Diamètre de la couronne kpc (extension matière noire) Masse totale de la Galaxie ≈ 1012 M (matière noire inclue) Longueur de la barre centrale 8 kpc Distance du Soleil au centre 8.5+/-0.5 kpc Epaisseur Galaxie au niveau Soleil 615 pc Vitesse du Soleil dans la Galaxie km/sec Période de révolution du Soleil millions années Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 34

35 La Voie Lactée Galaxies J1 - David Elbaz La Voie Lactée Page 35